Được phát hiện vào năm 2010, hai bong bóng Fermi rộng lớn và bí ẩn tỏa ra từ lõi thiên hà Milky Way của chúng ta. Một bản cập nhật từ ba nhà vật lý thiên văn đã tìm thấy chúng.
Các bong bóng Fermi mở rộng từ trung tâm thiên hà của chúng tôi. Từ đầu đến cuối, chúng kéo dài 50.000 năm ánh sáng, hoặc gần bằng một nửa đường kính Milky Way. Minh họa thông qua Trung tâm hàng không vũ trụ NASA God Goddard
Vào năm 2010, các nhà khoa học làm việc tại Trung tâm vật lý thiên văn Harvard Smith Smithian đã phát hiện ra bong bóng Fermi bí ẩn kéo dài hàng chục ngàn năm ánh sáng phía trên và bên dưới đĩa thiên hà Milky Way của chúng ta. Những quả bóng khổng lồ của tia gamma tràn đầy năng lượng này gợi ý về một sự kiện mạnh mẽ diễn ra trong thiên hà của chúng ta hàng triệu năm trước, có thể là khi lỗ đen siêu lớn trong lõi thiên hà đã ăn vào một lượng lớn khí và bụi. Vào tháng 1 năm 2015, ba nhà vật lý thiên văn đã phát hiện ra bong bóng Fermi đã nói chuyện với Kelen T Ink của Quỹ Kavli về những nỗ lực liên tục để hiểu nguyên nhân và ý nghĩa của những cấu trúc bất ngờ và kỳ lạ này, cũng như những cách mà họ có thể giúp đỡ trong việc săn lùng vật chất tối. Những gì tiếp theo là một bảng điểm được chỉnh sửa của cuộc thảo luận bàn tròn của họ.
DOUGLAS Finkbeiner là giáo sư thiên văn học và vật lý tại Đại học Harvard và là thành viên của Viện lý thuyết và tính toán tại Trung tâm vật lý thiên văn Harvard Smith Smithianian. TRACY SLATYER là trợ lý giáo sư vật lý tại Viện Công nghệ Massachusetts và là thành viên Khoa liên kết tại Viện nghiên cứu vật lý thiên văn và vũ trụ MIT Kavli. MENG SU là thành viên Pappalardo và là thành viên Einstein tại Viện Công nghệ Massachusetts và Viện Nghiên cứu Vật lý Thiên văn và Vũ trụ MIT Kavli.
NỀN TẢNG KAVLI: Khi ba bạn phát hiện ra bong bóng Fermi vào năm 2010, họ hoàn toàn bất ngờ. Không ai lường trước được sự tồn tại của các cấu trúc như vậy. Suy nghĩ đầu tiên của bạn là gì khi bạn nhìn thấy những bong bóng khổng lồ này - chiếm hơn một nửa bầu trời có thể nhìn thấy - xuất hiện từ dữ liệu?
Douglas Finkbeiner là một phần của sự hợp tác lần đầu tiên phát hiện ra tia gamma ‘haze, gần trung tâm dải Ngân hà.
DOUGLAS FinkbeinER: Làm thế nào về nghiền nát sự thất vọng? Dường như có một quan niệm sai lầm phổ biến rằng các nhà khoa học biết những gì họ đang tìm kiếm và khi họ tìm thấy nó, họ biết điều đó. Trong thực tế, điều đó thường không hoạt động. Trong trường hợp này, chúng tôi đang tìm kiếm vật chất tối và chúng tôi đã tìm thấy thứ gì đó hoàn toàn khác. Vì vậy, lúc đầu tôi rất hoang mang, bối rối, thất vọng và bối rối.
Chúng tôi đã tìm kiếm bằng chứng về vật chất tối trong thiên hà bên trong, thứ sẽ xuất hiện dưới dạng tia gamma. Và chúng tôi đã tìm thấy sự dư thừa của tia gamma, vì vậy trong một thời gian, chúng tôi nghĩ rằng đây có thể là một tín hiệu vật chất tối. Nhưng khi chúng tôi phân tích tốt hơn và thêm nhiều dữ liệu hơn, chúng tôi bắt đầu thấy các cạnh của cấu trúc này. Nó trông giống như một con số 8 lớn với một quả bóng trên và dưới mặt phẳng của thiên hà. Vật chất tối có lẽ sẽ làm điều đó.
Vào thời điểm đó, tôi đã đưa ra nhận xét tặc lưỡi rằng chúng tôi gặp rắc rối bong bóng gấp đôi. Thay vì một quầng hình cầu đẹp như chúng ta sẽ thấy với vật chất tối, chúng ta đã tìm thấy hai bong bóng này.
Tracy Slatyer đã chỉ ra rằng tia gamma ‘haze Cách thực sự đến từ hai bong bóng plasma nóng phát ra từ trung tâm thiên hà.
TRACY SLATYER: Tôi đã gọi một cuộc nói chuyện về bong bóng Fermi Bong bóng đôi rắc rối - nó có một chiếc nhẫn rất đẹp.
Finkbeiner: Nó có. Sau suy nghĩ đầu tiên của tôi - Lôi ôi, nó không phải là vật chất tối, đó là ý nghĩ thứ hai của tôi, đó là, đó là một điều gì đó rất thú vị, vì vậy bây giờ hãy để đi tìm hiểu xem nó là gì.
SLATYER: Vào thời điểm đó, Doug, bạn đã nói với tôi điều gì đó dọc theo dòng khám phá của Khoa học thường được báo trước bởi 'Huh, trông thật buồn cười' so với 'Eureka!' Khi tôi lần đầu tiên bắt đầu thấy cạnh của những bong bóng này xuất hiện, tôi nhớ nhìn vào bản đồ với Doug, người đang chỉ ra nơi mà anh ta nghĩ rằng có các cạnh, và bản thân tôi không nhìn thấy chúng. Và sau đó nhiều dữ liệu bắt đầu xuất hiện và chúng trở nên rõ ràng và rõ ràng hơn - mặc dù có thể đó là Isaac Asimov, người đã nói trước.
Vì vậy, phản ứng đầu tiên của tôi giống như là Huh Huh, điều đó có vẻ rất lạ. Nhưng tôi sẽ tự gọi mình là thất vọng. Đó là một câu đố mà chúng tôi cần phải tìm ra.
Finkbeiner: Có lẽ hoang mang là một mô tả tốt hơn thất vọng.
Meng Su đã phát triển các bản đồ đầu tiên cho thấy hình dạng chính xác của bong bóng Fermi.
MENG SU: Tôi đồng ý. Chúng ta đã biết về các cấu trúc giống như bong bóng khác trong vũ trụ, nhưng đây vẫn là một cú sốc khá lớn. Tìm thấy những bong bóng này trong Dải Ngân hà đã được dự đoán bởi bất kỳ lý thuyết nào. Khi Doug lần đầu tiên cho chúng tôi xem bức tranh nơi bạn có thể bắt đầu nhìn thấy bong bóng, tôi ngay lập tức bắt đầu nghĩ về những gì có thể tạo ra loại cấu trúc này bên cạnh vật chất tối. Cá nhân tôi đã bớt bối rối hơn với chính cấu trúc đó và hoang mang hơn về cách Dải Ngân hà có thể tạo ra nó.
SLATYER: Nhưng tất nhiên, nó cũng đúng là các cấu trúc mà chúng ta thấy trong các thiên hà khác chưa bao giờ được nhìn thấy trong các tia gamma. Theo như tôi biết, ngoài câu hỏi liệu Dải Ngân hà có thể tạo ra một cấu trúc như thế này hay không, chưa bao giờ có kỳ vọng rằng chúng ta sẽ thấy tín hiệu sáng trong tia gamma.
SU: Đúng rồi. Phát hiện này vẫn là duy nhất và, đối với tôi, trừng phạt.
Gợi ý của bong bóng Fermi Các cạnh của góc đầu tiên được quan sát thấy trong tia X (màu xanh) bởi ROSAT, hoạt động vào những năm 1990. Các tia gamma được ánh xạ bởi Kính thiên văn vũ trụ tia gamma Fermi (magenta) mở rộng ra xa hơn nhiều so với mặt phẳng thiên hà. Hình ảnh qua Trung tâm bay vũ trụ NASA God Goddard
TKF: Tại sao các bong bóng như vậy không được mong đợi trong Dải Ngân hà, nếu chúng được nhìn thấy trong các thiên hà khác?
Finkbeiner: Đó là một câu hỏi hay. Một mặt, chúng tôi nói rằng những aren này không phổ biến ở các thiên hà khác, trong khi mặt khác, chúng tôi nói rằng họ hoàn toàn bất ngờ trong Dải Ngân hà. Một trong những lý do khiến nó bất ngờ là trong khi mọi thiên hà đều có một lỗ đen siêu lớn ở trung tâm, thì trong Dải Ngân hà, lỗ đen đó có khối lượng gấp khoảng 4 triệu lần mặt trời trong khi ở các thiên hà mà trước đây chúng ta đã quan sát thấy bong bóng, các lỗ đen có xu hướng lớn hơn 100 hoặc 1.000 lần so với lỗ đen của chúng ta. Và bởi vì chúng tôi nghĩ rằng nó đã hút lỗ đen trong vật chất gần đó mà LỚN tạo ra hầu hết các bong bóng này, bạn sẽ mong đợi một lỗ đen nhỏ giống như chúng ta có trong Dải Ngân hà có khả năng này.
SU: Vì lý do đó, không ai mong muốn nhìn thấy bong bóng trong thiên hà của chúng ta. Chúng tôi nghĩ rằng lỗ đen ở trung tâm dải Ngân hà là một cái nhàm chán chỉ lặng lẽ ngồi đó. Nhưng ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy nó đã hoạt động rất lâu từ lâu. Bây giờ có vẻ như, trong quá khứ, lỗ đen của chúng ta có thể hoạt động mạnh hơn hàng chục triệu lần so với hiện tại. Trước khi phát hiện ra bong bóng Fermi, mọi người đã thảo luận về khả năng đó, nhưng không có bằng chứng duy nhất nào cho thấy lỗ đen của chúng ta có thể hoạt động như vậy. Khám phá bong bóng Fermi đã thay đổi hình ảnh.
SLATYER: Chính xác. Các thiên hà khác có cấu trúc trông tương tự trên thực tế là các môi trường thiên hà khá khác nhau. Nó không rõ ràng rằng các bong bóng mà chúng ta nhìn thấy trong các thiên hà khác có hình dạng khá giống với những gì chúng ta thấy trong Dải Ngân hà nhất thiết phải đến từ cùng các quá trình vật lý.
Do độ nhạy của các thiết bị, chúng tôi không có cách nào để nhìn vào các tia gamma liên quan đến các bong bóng này trong các thiên hà khác giống như Dải Ngân hà - nếu chúng giải phóng tia gamma. Bong bóng Fermi thực sự là cơ hội đầu tiên của chúng tôi để xem xét bất cứ thứ gì như thế này ở gần và trong tia gamma, và chúng tôi chỉ không biết nếu nhiều đặc điểm rất khó hiểu của bong bóng Fermi có trong các thiên hà khác. Nó không rõ ràng tại thời điểm mà bong bóng Fermi là hiện tượng giống như những gì chúng ta thấy trong các cấu trúc có hình dạng tương tự ở các bước sóng khác trong các thiên hà khác.
SU: Tôi nghĩ rằng nó thực sự rất may mắn khi thiên hà của chúng ta có các cấu trúc này. Chúng tôi có thể xem xét chúng rất rõ ràng và rất nhạy cảm, cho phép chúng tôi nghiên cứu chúng một cách chi tiết.
SLATYER: Một cái gì đó như thế này có thể có mặt trong các thiên hà khác, và chúng ta sẽ không bao giờ biết.
SU: Có - và điều ngược lại cũng đúng. Nó hoàn toàn có thể là bong bóng Fermi là từ thứ mà chúng ta chưa từng thấy trước đây.
Finkbeiner: Chính xác. Và, ví dụ, các tia X mà chúng ta thấy xuất phát từ các bong bóng trong các thiên hà khác, các photon đó có năng lượng ít hơn một triệu lần so với các tia gamma mà chúng ta thấy phát ra từ các bong bóng Fermi. Vì vậy, chúng ta không nên đi đến kết luận rằng chúng đến từ cùng một quá trình vật lý.
SU: Và, ở đây trong thiên hà của chúng ta, tôi nghĩ rằng nhiều người đang đặt câu hỏi về ý nghĩa của lỗ đen Milky Way Way đang hoạt động rất mạnh. Tôi nghĩ rằng hình ảnh và các câu hỏi là khác nhau bây giờ. Khám phá cấu trúc này có ý nghĩa rất quan trọng đối với nhiều câu hỏi chính về Dải Ngân hà, sự hình thành thiên hà và sự phát triển của lỗ đen.
Kính thiên văn vũ trụ tia gamma Fermi đã thu thập dữ liệu tiết lộ bong bóng Fermi. Hình ảnh qua Trung tâm bay vũ trụ NASA God Goddard
TKF: Doug và Meng, trong một bài báo của American Science, bạn đồng tác giả với Dmitry Malyshev, bạn đã nói rằng Fermi bong bóng hứa sẽ tiết lộ những bí mật sâu sắc về cấu trúc và lịch sử của thiên hà của chúng ta. Bạn sẽ cho chúng tôi biết thêm về loại bí mật này có thể là gì ?
SU: Có ít nhất hai câu hỏi chính mà chúng tôi đang cố gắng trả lời về các lỗ đen siêu lớn ở trung tâm của mỗi thiên hà: Lỗ đen tự hình thành và phát triển như thế nào? Và, khi lỗ đen phát triển, điều gì có thể tương tác giữa lỗ đen và thiên hà chủ?
Tôi nghĩ rằng cách Dải Ngân hà phù hợp với bức tranh lớn này vẫn còn là một bí ẩn. Chúng tôi không biết tại sao khối lượng của lỗ đen ở trung tâm Dải Ngân hà quá nhỏ so với các lỗ đen siêu lớn khác, hoặc cách tương tác giữa lỗ đen tương đối nhỏ này và thiên hà Milky Way hoạt động. Các bong bóng cung cấp một liên kết độc đáo cho cả cách lỗ đen phát triển và cách phun năng lượng từ quá trình bồi tụ lỗ đen đã tác động đến toàn bộ Dải Ngân hà.
Finkbeiner: Một số đồng nghiệp của chúng tôi tại Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard Harvard Smithsonian tiến hành mô phỏng nơi họ có thể thấy các vụ nổ siêu tân tinh và sự kiện bồi tụ lỗ đen làm nóng khí và đẩy nó ra khỏi thiên hà. Bạn có thể thấy trong một số mô phỏng này, mọi thứ đang diễn ra tốt đẹp và các ngôi sao đang hình thành và thiên hà đang quay và mọi thứ đang tiến triển, và sau đó lỗ đen đạt đến một kích cỡ quan trọng. Đột nhiên, khi có nhiều vật chất rơi vào lỗ đen, nó tạo ra một tia sáng lớn đến nỗi về cơ bản nó sẽ đẩy phần lớn khí ra khỏi thiên hà. Sau đó, không còn sự hình thành sao nữa - bạn đã hoàn thành công việc. Quá trình phản hồi đó là chìa khóa để hình thành thiên hà.
SU: Nếu các bong bóng - giống như những bong bóng chúng ta tìm thấy - hình thành theo từng đợt, điều đó có thể giúp chúng ta hiểu cách dòng năng lượng từ lỗ đen thay đổi quầng sáng của khí trong quầng sáng vật chất tối của Dải Ngân hà. Khi khí này nguội đi, Dải Ngân hà hình thành các ngôi sao. Vì vậy, toàn bộ hệ thống sẽ được thay đổi vì câu chuyện bong bóng; các bong bóng được liên kết chặt chẽ với lịch sử của thiên hà chúng ta.
Dữ liệu từ Kính thiên văn Fermi cho thấy các bong bóng (màu đỏ và màu vàng) chống lại các nguồn tia gamma khác. Mặt phẳng của thiên hà (chủ yếu là đen và trắng) trải dài theo chiều ngang ở giữa hình ảnh, và các bong bóng kéo dài lên xuống từ trung tâm. Hình ảnh qua Trung tâm bay vũ trụ NASA God Goddard
TKF: Những dữ liệu thử nghiệm hoặc mô phỏng bổ sung nào là cần thiết để thực sự hiểu những gì xảy ra với những bong bóng này?
SU: Ngay bây giờ, chúng tôi tập trung vào hai điều. Đầu tiên, từ các quan sát đa bước sóng, chúng tôi đang tìm hiểu trạng thái hiện tại của các bong bóng - chúng nở ra nhanh như thế nào, lượng năng lượng được giải phóng qua chúng và các hạt năng lượng cao trong bong bóng được gia tốc gần với màu đen như thế nào lỗ hoặc bên trong bong bóng mình. Những chi tiết chúng tôi muốn hiểu càng nhiều càng tốt thông qua các quan sát.
Thứ hai, chúng tôi muốn hiểu vật lý. Ví dụ, chúng tôi muốn hiểu làm thế nào các bong bóng hình thành ở nơi đầu tiên. Có thể một vụ nổ hình thành sao rất gần với lỗ đen có thể giúp hình thành dòng chảy cung cấp năng lượng cho bong bóng? Điều này có thể giúp chúng tôi hiểu loại quy trình hình thành các loại bong bóng này.
Finkbeiner: Bất kỳ loại công việc nào có thể cung cấp cho bạn lượng năng lượng được giải phóng trong khoảng thời gian cụ thể thực sự rất quan trọng để tìm ra những gì mà Lôi đang diễn ra.
SU: Thật ra, tôi nghĩ thật tuyệt vời khi có bao nhiêu kết luận mà chúng tôi đã rút ra từ những quan sát đầu tiên về bong bóng vẫn còn đúng cho đến ngày hôm nay. Năng lượng, vận tốc, tuổi của bong bóng - tất cả những thứ này đều phù hợp với các quan sát ngày nay. Tất cả các quan sát đều chỉ đến cùng một câu chuyện, cho phép chúng ta đặt câu hỏi chi tiết hơn.
TKF: Điều đó không thường xảy ra trong vật lý thiên văn, trong đó các quan sát ban đầu của bạn rất nổi bật.
Finkbeiner: Điều này không phải lúc nào cũng xảy ra, nó thật đúng. Nhưng chúng tôi cũng weren rất chính xác. Bài báo của chúng tôi nói rằng các bong bóng ở đâu đó trong khoảng từ 1 đến 10 triệu năm tuổi và bây giờ chúng tôi nghĩ rằng chúng có khoảng 3 triệu năm tuổi, tức là logarit đúng từ 1 đến 10 triệu. Vì vậy, chúng tôi rất vui. Nhưng nó không giống như chúng tôi đã nói nó sẽ là 3,76 triệu và đã đúng.
TKF: Những bí ẩn còn lại về những bong bóng này là gì? Bạn còn hy vọng gì nữa khi biết rằng chúng ta đã thảo luận về vấn đề này?
Finkbeiner: Chúng tôi có một tuổi. Tôi đã xong.
TKF: Hà! Bây giờ điều đó không giống như vật lý thiên văn.
SU: Không, thực sự, chúng tôi hy vọng sẽ học được nhiều điều mới từ những quan sát trong tương lai.
Chúng tôi sẽ có thêm các vệ tinh phóng trong những năm tới sẽ cung cấp các phép đo tốt hơn cho các bong bóng. Một điều đáng ngạc nhiên mà chúng tôi đã tìm thấy là các bong bóng có năng lượng cao bị cắt đi. Về cơ bản, các bong bóng ngừng phát sáng trong các tia gamma năng lượng cao ở một năng lượng nhất định. Trên đó, chúng tôi không thấy các tia gamma và chúng tôi không biết tại sao. Vì vậy, chúng tôi hy vọng sẽ thực hiện các phép đo tốt hơn có thể cho chúng tôi biết lý do tại sao sự cắt giảm này đang xảy ra. Điều này có thể được thực hiện với các vệ tinh năng lượng tia gamma trong tương lai, bao gồm một vệ tinh gọi là Dark Matter Particle Explorer sẽ ra mắt vào cuối năm nay. Mặc dù vệ tinh tập trung vào việc tìm kiếm chữ ký của vật chất tối, nhưng nó cũng sẽ có thể phát hiện các tia gamma năng lượng cao này, thậm chí cao hơn cả Kính viễn vọng Không gian tia gamma Fermi, kính viễn vọng mà chúng ta sử dụng để khám phá bong bóng Fermi. Đó là nơi mà tên của cấu trúc đến từ.
Tương tự như vậy, chúng tôi cũng quan tâm đến các tia gamma năng lượng thấp hơn. Có một số hạn chế với vệ tinh Fermi mà chúng tôi hiện đang sử dụng - độ phân giải không gian gần như không tốt cho các tia gamma năng lượng thấp. Vì vậy, chúng tôi hy vọng sẽ phóng một vệ tinh khác trong tương lai có thể xem các bong bóng trong các tia gamma năng lượng thấp. Tôi thực sự là một phần của một nhóm đề xuất xây dựng vệ tinh này và tôi đã vui mừng khi tìm thấy một cái tên hay cho nó: PANGU. Nó vẫn còn ở giai đoạn đầu, nhưng hy vọng chúng ta có thể lấy dữ liệu trong vòng 10 năm. Từ điều này, chúng tôi hy vọng tìm hiểu thêm về các quá trình trong bong bóng dẫn đến sự phát xạ của tia gamma. Chúng tôi cần thêm dữ liệu để hiểu điều này.
Chúng tôi cũng muốn tìm hiểu thêm về các bong bóng trong tia X, cũng chứa thông tin chính. Ví dụ, tia X có thể cho chúng ta biết các bong bóng ảnh hưởng đến khí như thế nào trong quầng sáng dải Ngân hà. Các bong bóng có lẽ làm nóng khí khi chúng mở rộng thành quầng sáng. Chúng tôi muốn đo lượng năng lượng từ các bong bóng được đổ vào quầng khí. Đó là chìa khóa để hiểu được tác động của hố đen đối với sự hình thành sao. Một vệ tinh mới của Đức-Nga có tên eRosita, dự kiến phóng vào năm 2016, có thể giúp ích cho việc này. Chúng tôi hy vọng dữ liệu của nó sẽ giúp chúng tôi tìm hiểu chi tiết về tất cả các mảnh của bong bóng và cách chúng tương tác với khí xung quanh chúng.
Finkbeiner: Tôi hoàn toàn đồng ý với những gì Mạnh vừa nói. Đó sẽ là một bộ dữ liệu rất quan trọng.
SLATYER: Tìm ra nguồn gốc chính xác của các bong bóng là điều mà tôi đang mong chờ. Ví dụ, nếu bạn thực hiện một số giả định cơ bản, có vẻ như tín hiệu tia gamma có một số tính năng rất lạ. Đặc biệt, thực tế là các bong bóng trông rất đồng đều trên khắp đường thật đáng ngạc nhiên. Bạn sẽ mong đợi các quá trình vật lý mà chúng tôi nghĩ đang diễn ra bên trong các bong bóng để tạo ra sự đồng nhất này. Có nhiều quy trình làm việc ở đây? Có phải trường bức xạ trong bong bóng trông rất khác so với những gì chúng ta mong đợi? Có sự hủy bỏ kỳ lạ xảy ra giữa mật độ electron và trường bức xạ không? Đây chỉ là một số câu hỏi mà chúng ta vẫn có, những câu hỏi mà nhiều quan sát hơn - giống như những câu hỏi mà Mạnh đang nói - nên làm sáng tỏ.
Finkbeiner: Nói cách khác, chúng tôi vẫn đang tìm kiếm một cách chi tiết và nói rằng, điều đó có vẻ buồn cười.
TKF: Có vẻ như vẫn còn nhiều quan sát cần được thực hiện trước khi chúng ta có thể hiểu đầy đủ về bong bóng Fermi. Nhưng từ những gì chúng ta đã biết, liệu có thứ gì có thể kích hoạt lõi thiên hà một lần nữa, khiến nó tạo ra nhiều bong bóng như vậy không?
Finkbeiner: Chà, nếu chúng ta đúng là những bong bóng đến từ lỗ đen hút rất nhiều vật chất, chỉ cần thả một bó khí vào lỗ đen và bạn sẽ thấy pháo hoa.
TKF: Có rất nhiều vấn đề gần lỗ đen của chúng ta có thể tự nhiên đốt pháo hoa này không?
Finkbeiner: Ồ chắc chắn rồi! Tôi không nghĩ rằng điều đó sẽ xảy ra trong cuộc sống của chúng ta, nhưng nếu bạn chờ đợi có thể 10 triệu năm, tôi sẽ không ngạc nhiên chút nào.
SU: Có những mảnh vật chất nhỏ hơn, giống như một đám mây khí gọi là G2 mà mọi người ước tính có khối lượng tương đương với ba Trái đất, có khả năng sẽ bị kéo vào lỗ đen chỉ sau vài năm. Điều đó có thể sẽ không tạo ra thứ gì đó giống như bong bóng Fermi, nhưng nó sẽ cho chúng ta biết điều gì đó về môi trường xung quanh lỗ đen và vật lý của quá trình này. Những quan sát này có thể giúp chúng ta tìm hiểu khối lượng cần thiết để tạo ra bong bóng Fermi và loại vật lý nào đã diễn ra trong quá trình đó.
Finkbeiner: Thật đúng, chúng ta có thể học được điều gì đó thú vị từ đám mây G2 này. Nhưng điều này có thể là một chút cá trích đỏ, vì không có mô hình hợp lý nào cho thấy nó sẽ tạo ra tia gamma. Nó sẽ cần một đám mây khí lớn hơn khoảng 100.000.000 lần để tạo ra bong bóng Fermi.
SU: Có rất nhiều bằng chứng cho thấy trung tâm thiên hà là một môi trường rất khác cách đây vài triệu năm. Nhưng nó khó có thể suy luận câu chuyện tổng thể về chính xác mọi thứ trong quá khứ và những gì mà xảy ra trong thời gian can thiệp. Tôi nghĩ rằng các bong bóng Fermi có thể cung cấp một bằng chứng trực tiếp, độc đáo rằng đã từng có nhiều khí và bụi xung quanh phong phú hơn đã nuôi sống lỗ đen trung tâm so với ngày nay.
TKF: Bong bóng Fermi chắc chắn vẫn là một lĩnh vực nghiên cứu thú vị. Vật chất tối cũng vậy, đó là những gì ban đầu bạn đang tìm kiếm khi bạn phát hiện ra bong bóng Fermi. Làm thế nào là săn vật chất tối ban đầu đang diễn ra?
Finkbeiner: Chúng tôi thực sự đến vòng tròn đầy đủ. Nếu một trong những loại hạt vật chất tối lý thuyết được nói đến nhiều nhất, Hạt Vật chất tối tương tác yếu, hay WIMP, tồn tại, nó sẽ phát ra một loại tín hiệu tia gamma nào đó. Nó chỉ là một câu hỏi về việc liệu tín hiệu đó có ở mức mà chúng ta có thể phát hiện ra hay không. Vì vậy, nếu bạn muốn thấy tín hiệu này trong thiên hà bên trong, bạn phải hiểu tất cả những thứ khác tạo ra tia gamma. Chúng tôi nghĩ rằng chúng tôi hiểu tất cả, và sau đó đến bong bóng Fermi. Bây giờ chúng tôi thực sự cần phải hiểu thấu đáo những bong bóng này trước khi chúng tôi có thể quay lại tìm kiếm WIMP ở trung tâm của thiên hà. Một khi chúng ta hiểu rõ về chúng, chúng ta có thể tự tin trừ đi các tia gamma bong bóng Fermi khỏi tín hiệu tia gamma tổng thể và tìm kiếm bất kỳ lượng tia gamma dư nào còn lại có thể đến từ vật chất tối.
Kết hợp các trích dẫn từ Richard Feynman và Valentine Telegdi, cảm giác của ngày hôm qua là sự hiệu chỉnh của ngày hôm nay là nền tảng của ngày mai. Các bong bóng Fermi chắc chắn rất thú vị theo cách riêng của họ, và họ sẽ khiến mọi người bận rộn trong nhiều năm cố gắng tìm ra chúng là gì . Nhưng họ cũng là một nền tảng hoặc tiền cảnh cho bất kỳ tìm kiếm vật chất tối nào, và cũng cần được hiểu vì lý do đó.
SLATYER: Đây là những gì tôi làm việc trong nghiên cứu của tôi những ngày này. Và câu hỏi đầu tiên mà Doug vừa nói thường là gì, tại sao bạn không tìm kiếm bằng chứng về vật chất tối ở đâu đó ngoài thiên hà bên trong? Nhưng trong các mô hình vật chất tối của WIMP, chúng ta mong đợi các tín hiệu từ thiên hà trung tâm để sáng hơn đáng kể so với bất cứ nơi nào khác trên bầu trời. Vì vậy, chỉ từ bỏ trung tâm thiên hà nói chung không phải là một lựa chọn tốt.
Nhìn vào bong bóng Fermi gần trung tâm thiên hà, chúng tôi đã tìm thấy một tín hiệu đầy hứa hẹn có khả năng liên quan đến vật chất tối. Nó mở rộng một khoảng cách đáng kể từ trung tâm thiên hà và có rất nhiều tính chất mà bạn mong đợi từ tín hiệu vật chất tối - bao gồm cả xuất hiện bên ngoài bong bóng.
Đây là một trường hợp rất cụ thể trong đó các nghiên cứu về bong bóng Fermi đã phát hiện ra thứ gì đó có thể liên quan đến vật chất tối - đó là thứ chúng tôi đang tìm kiếm ở nơi đầu tiên. Nó cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc hiểu chính xác những gì đang diễn ra trong bong bóng, để chúng ta có thể hiểu rõ hơn về khu vực rất thú vị này của bầu trời.
Finkbeiner: Sẽ là một sự trớ trêu tối cao nếu chúng ta tìm thấy bong bóng Fermi trong khi tìm kiếm vật chất tối và sau đó trong khi nghiên cứu bong bóng Fermi, chúng ta đã phát hiện ra vật chất tối.